[发明专利]铅碳电池负极铅膏及其制备方法、铅碳电池负极板与铅碳电池

说明书

技术领域

本发明涉及电化学电源领域，尤其涉及一种铅碳电池负极铅膏及其制备方法、铅碳电池负极板与铅碳电池。

背景技术

铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。自1859年法国人普兰特发明铅酸蓄电池以来，铅酸电池已经历了150多年的发展历程，铅酸电池成本低、寿命长、安全性能好，而且废旧电池的回收利用率高达95%以上，因而一直是电池领域应用最为广泛的产品。

随着电动汽车，电动自行车的飞速发展，逐渐出了一种基于铅碳技术的新型蓄电池，即铅碳电池，这种电池在铅酸蓄电池负极的铅膏中添加活性炭作为缓冲材料，炭材料是静电荷储留释放的优质材质，能在瞬间聚集和存储大量电荷，因而这类电池具有更高的功率密度，能在更短时间内完成充电，并且能在高倍率下工作，更好地适应了电动车辆的发展要求。然而，电动车辆要求电池长时间内大电流放电，这会使铅酸电池发生严重的硫酸盐化，即铅酸蓄电池两极上硫酸铅晶粒变得粗大坚硬，粗大晶粒的硫酸铅在充电时很难通过溶解-沉积过程分别转化成正极活性物质二氧化铅和负极活性物质海绵状金属铅，使蓄电池容量下降甚至损坏，严重影响了铅碳电池的使用寿命。因此当前形势下非常有必要对铅酸电池的负极板进行改性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种铅碳电池负极铅膏及其制备方法，以解决铅碳电池在极大倍率充放电下循环寿命短的问题。本发明还提供了包含该铅碳电池负极铅膏的铅碳电池负极及其制备方法与铅碳电池。

本发明将氧化石墨烯引入到负极铅膏，代替现有铅碳电池中的活性炭，充分发挥氧化石墨烯中含氧官能团的作用，减缓铅碳电池的硫酸盐化，延长铅碳电池的使用寿命，从而实现本发明的目的。

第一方面，本发明提供了一种铅碳电池负极铅膏，所述负极铅膏的原料包括：铅粉1 00份、硫酸4~100份、粘结剂0.1~8份、硫酸钡0.1~2份、析氢抑制剂0.01~2份、氧化石墨烯50~100份、乙炔黑0.05~1份、腐植酸1~4份、红丹5~15份、水12~21份与短纤维0.1~0.2份。

优选地，所述硫酸的密度为1.1~1.4 g/cm³。

优选地，所述粘结剂为聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中的至少一种。

优选地，所述析氢抑制剂为氧化铟、氧化铋、硬脂酸、硬脂酸钡、金属铋、金属钐中的至少一种。

优选地，所述氧化石墨烯的比表面积为100～600m²/g，电导率为10^-6～10³s/cm，含氧量为10~30%。

优选地，所述短纤维为尼龙、腈纶和涤纶中的至少一种。

本发明使用氧化石墨烯代替现有铅碳电池中的活性炭，氧化石墨烯中含有较多的含氧官能团，能够在硫酸中产生较多赝电容，因而可以降低负极铅膏中用于提供赝电容的铅粉的使用量约30～50%，同时在大电流充放电情况下能有效的分担铅负极上一部分电流，这就大大减缓了蓄电池的硫酸盐化，延长蓄电池在部分荷电态工作条件下的使用寿命。

第二方面，本发明提供了一种铅碳电池负极铅膏的制备方法，包括以下步骤：

（1）取铅粉100份、硫酸钡0.1~2份、析氢抑制剂0.01~2份、氧化石墨烯50~100份、乙炔黑0.05~1份、腐植酸1~4份、红丹5~15份、短纤维0.1~0.2份倒入到容器中，搅拌均匀得到混合物；

（2）在所述混合物中加入水12~21份，搅拌均匀后再在搅拌条件下加入硫酸4~100份，搅拌10～20分钟；

（3）在所述经硫酸处理后的混合物中加入粘结剂0.1~8份，搅拌均匀并控制混合胶体的视密度为3.5~4.5g/ml，得到铅碳电池负极铅膏。

优选地，步骤（1）所述析氢抑制剂为氧化铟、氧化铋、硬脂酸、硬脂酸钡、金属铋、金属钐中的至少一种。

优选地，步骤（1）所述氧化石墨烯的比表面积为100～600m²/g，电导率为10^-6～10³s/cm，含氧量为10~30%。

优选地，步骤（1）所述短纤维为尼龙、腈纶和涤纶中的至少一种。

优选地，步骤（2）所述水在1分钟内迅速加入所述混合物中。

优选地，步骤（2）所述硫酸的密度为1.1~1.4 g/cm³。

优选地，步骤（2）所述硫酸在10～20分钟内匀速加入所述混合物中。

优选地，步骤（2）中所述硫酸的加入，控制所述混合物的温度不超过70℃。